三十两年前的这个月，一次爆炸性喷发在几秒钟内重塑了圣海伦斯火山。1980年5月18日，华盛顿州火山下的一次地震引发了有记录以来最大规模的滑坡，数十亿立方米的山体滑落，引发了气体、熔岩和火山灰的大规模释放。这场灾难造成57人死亡，火山灰柱升至空中约20公里。
1980年的喷发并非完全出乎意料。在此之前的两个月里，地震和蒸汽爆炸一直在震动这座山，火山的北坡也明显向外隆起。但是，要解释山下究竟发生了什么导致这些震颤和喷发是不可能的。
现在，英格兰和德国的一个团队通过仔细检查火山爆发前内部形成的结晶矿物，将那个时代的地震记录与圣海伦斯火山下的岩浆活动联系起来。
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在发表在5月25日出版的《科学》杂志上的一项研究中，研究人员报告称，来自1980年和随后喷发的正长辉石矿物晶体追踪了火山内部的各种岩浆注入以及其他化学变化。
这些晶体包含不同化学成分的同心环。例如，一些正长辉石晶体具有富镁核，周围环绕着富铁边缘；另一些则具有富铁核和富镁边缘。每种类型的晶体环带都可以记录其来源岩浆储层的条件。
“我们对每个区域进行化学指纹分析，以确定它们的形成方式，”主要研究作者、英国布里斯托大学的火山学家凯特·桑德斯说。她说，正长辉石晶体的外缘代表了晶体形成的最近阶段，通常在晶体在火山喷出物中出现前几个月生长。这使得研究人员可以精确估计晶体获得其化学形式的时间和方式。“圣海伦斯火山真的很好——因为样品，我们确切地知道它们何时喷发，”桑德斯说。
在几个案例中，结晶爆发与火山内部活动非常吻合，这可以从地震记录中推断出来。例如，在1980年5月喷发前的几周和几个月里，随着地震以低频地震波震动山体，具有富铁边缘的晶体数量增加。桑德斯说，这种长周期地震是岩浆释放气体的特征。“以前有报道称，正长辉石上的富铁边缘是由于岩浆中水含量的变化造成的，因此如果我们有脱气或水或二氧化碳通过系统的流动，我们可能会得到更多的富铁边缘，”她说。其他具有富镁边缘的晶体似乎标志着喷发前不久来自深层储层的热岩浆涌入。
这些事件也记录在地震记录中，但仅从地震学角度来看，震颤的根本原因并不总是清楚的。这就是晶体可以提供重要佐证的地方——或者为对古代喷发的关键见解，而古代喷发没有地震记录。对于圣海伦斯火山的情况，该研究的作者“正在提供相当有说服力的论据，证明地震活动增强期与岩浆的输入有关，”法国克莱蒙费朗-布莱斯·帕斯卡大学的火山学家蒂莫西·德鲁伊特说。“仅仅因为你发生了地震活动，并不意味着你有岩浆在深处侵入，”他补充道。“他们正在提供证据证明这可能就是发生的事情。如果你能确定这一点，那么这将有助于你更好地解释你的地震活动。”
即使来自火山喷出物的晶体只能提供了解过去喷发行为的窗口，研究人员希望研究这些矿物将提供更清晰的火山整体行为图景。“我们无法在岩石喷发前获得它们，但我们对火山及其行为方式了解得越多，我们就越能预测未来的喷发，”桑德斯说。“我们可以看到内部，我们可以看到过去发生的事情，并希望预测未来会发生什么。”